Наночастицы железо-платина (НЧ FePt) представляют собой трехмерные сверхрешетки, состоящие из примерно равного атомного отношения Fe и Pt . В стандартных условиях НЧ FePt существуют в гранецентрированной кубической фазе, но могут переходить в химически упорядоченную гранецентрированную тетрагональную фазу в результате термического отжига . [1] В настоящее время существует множество синтетических методов, таких как микроэмульсия вода в масле , одностадийный термический синтез с использованием металлических прекурсоров и сборка с обменно-связанной связью для изготовления НЧ FePt. [1] [2] [3] [ ненадежный источник? ] Важным свойством НЧ FePt является ихсуперпарамагнитный характер ниже 10 нм. [4] суперпарамагнетизм из FePt NPs сделал их привлекательными кандидатами для использования в качестве МРТ / КТ сканирующих агентов и материала записи высокой плотности. [5] [6]
Характеристики
Различные свойства наночастиц железо-платина позволяют им функционировать по-разному. В стандартных условиях НЧ FePt существуют в гранецентрированной кубической фазе диаметром от 3 до 10 нанометров. [7] Однако после добавления тепла структура становится гранецентрированной, тетрагональной и суперпарамагнитной. Наночастицы становятся суперпарамагнитными, потому что добавление тепла делает частицы меньше и обогащает их железом, так как удаляет любые примеси в частицах. [4] В результате наночастицы используются при КТ или МРТ.
Вирусы растений, известные как вирус мозаики коровьего гороха и вирус мозаики табака , увеличивают средний радиус НЧ FePt за счет прямой минерализации. [8] Вирусный шаблон действует как естественный и безопасный метод монодисперсии наночастиц до 30 нанометров в диаметре. [9] Увеличение размера биметаллических наночастиц дает право на более широкий спектр биологических применений.
Синтез
Наночастицы платины обладают более высокой химической стабильностью при добавлении железа, кобальта или никеля . Платиновые сплавы также имеют лучший диапазон обнаружения и каталитическую активность, чем их аналоги. Эти добавки магнитного металла к платине снижают общую чувствительность к окислению , сохраняя при этом желаемые магнитные свойства. [10] [ ненадежный источник? ] Комбинированные наночастицы FePt синтезируются для использования в медицине. В одном из методов синтеза используется технология падающего лазера для облучения растворов, содержащих железо и платину, для объединения двух сплавов. Луч лазера излучается на смесь 4: 1 ацетилацетоната железа (III) и ацетилацетоната платины (II), растворенных в метаноле . [11] Затем черные осадки промывают и сушат на кремниевых подложках, чтобы охарактеризовать их с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и дифракции рентгеновских лучей .
Альтернативный метод синтеза включает одновременное получение платинохлористоводородной кислоты (H2PtCl6) и хлорида железа (II) в микроэмульсиях вода-в-масле. [3] В этом процессе нормальная гранецентрированная кубическая структура преобразуется в гранецентрированную тетрагональную конфигурацию, предлагая продукт с более высокой плотностью, полезный для многих приложений хранения данных.
Приложения
НЧ FePt являются перспективными материалами для магнитных носителей записи сверхвысокой плотности из-за их высокой коэрцитивной силы . Более высокая коэрцитивная сила указывает на то, что материал не поддается легкому размагничиванию. После отжига при 700 ° C пленка может иметь коэрцитивную силу до 14 кЭ по сравнению с обычными жесткими дисками с коэрцитивной силой 5 кОэ. [12] Наночастицы также были выращены с коэрцитивностью до 37 кЭ. [13]
Благодаря своему суперпарамагнетизму и контролируемой форме, размеру и поверхности железо-платиновые наночастицы имеют большой потенциал для развития медицины во многих областях, включая воображение, обнаружение патогенов и таргетную терапию рака . [4] НЧ могут быть конъюгированы с антителами для тканеспецифической доставки, обеспечивая систематический способ адаптации для любой технологии. НЧ FePt совместимы с компьютерной томографией из-за их сильной способности поглощать рентгеновские лучи . [14] НЧ FePt также представляют собой нетоксичную, более стойкую альтернативу йодированным молекулам, которые вредны для почек и выживают в организме лишь короткое время. [4] Суперпарамагнитные свойства наночастиц и систематический метод конъюгирования лигандов с поверхностью FePt делают их жизнеспособными носителями для обнаружения патогенов, таких как грамположительные бактерии . [15] Антитела к бактериям, конъюгированным с NP FePt, связываются с бактериями, и магнитные диполи используются для обнаружения конъюгата FePt NP-бактерии. Прикрепляя пептиды к поверхности гранецентрированных кубических НЧ FePt, цитотоксическое железо может быть доставлено в определенные места и поглощено с высокой селективностью. [16] фосфолипид покрытия из FCC-FePt предотвращает Fe выпуска. Попадая в клетку, низкий pH внутриклеточной среды лизосом разрушает фосфолипидный бислой. Катализируемое железом разложение перекиси водорода на АФК приводит к окислению липидов мембран , повреждению ДНК и белков и гибели опухоли.
Рекомендации
- ^ a b Вс, С. (17 февраля 2006 г.). «Последние достижения в химическом синтезе, самосборке и применении наночастиц FePt». Современные материалы . Вайли. 18 (4): 393–403. DOI : 10.1002 / adma.200501464 . ISSN 0935-9648 .
- ^ Чен, Мин; Лю, JP; Солнце, Шоухэн (2004). «Одностадийный синтез наночастиц FePt с регулируемым размером». Журнал Американского химического общества . Американское химическое общество (ACS). 126 (27): 8394–8395. DOI : 10.1021 / ja047648m . ISSN 0002-7863 . PMID 15237993 .
- ^ а б Хиие, KM (2010). «Синтез железо-платиновых наночастиц в микроэмульсиях вода-в-масле для высокоплотных носителей информации». 1-9.
- ^ а б в г Солнце, Шоухэн; Андерс, Симона; Томсон, Томас; Баглин, JEE; Тони, Майк Ф .; и другие. (2003). «Управляемый синтез и сборка наночастиц FePt». Журнал физической химии B . Американское химическое общество (ACS). 107 (23): 5419–5425. DOI : 10.1021 / jp027314o . ISSN 1520-6106 .
- ^ Чжоу, Шан-Вэй; Шау, Ю-Хун; У, Пин-Цзин; Ян, Ю-Санг; Шие, Дар-Бин; Чен, Чиа-Чун (29.09.2010). «Исследования in vitro и in vivo наночастиц FePt для двухмодальной молекулярной визуализации КТ / МРТ». Журнал Американского химического общества . Американское химическое общество (ACS). 132 (38): 13270–13278. DOI : 10.1021 / ja1035013 . ISSN 0002-7863 . PMID 20572667 .
- ^ Christodoulides, JA; Huang, Y .; Zhang, Y .; Hadjipanayis, GC; Panagiotopoulos, I .; Ниархос, Д. (2000). «Тонкие пленки CoPt и FePt для носителей записи высокой плотности». Журнал прикладной физики . Издательство AIP. 87 (9): 6938–6940. DOI : 10.1063 / 1.372892 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Sun, S .; Мюррей, CB; Веллер, Д .; Народ, L .; Мозер, А. (17 марта 2000 г.). «Монодисперсные наночастицы FePt и ферромагнитные нанокристаллические сверхрешетки FePt». Наука . Американская ассоциация развития науки (AAAS). 287 (5460): 1989–1992. DOI : 10.1126 / science.287.5460.1989 . ISSN 0036-8075 . PMID 10720318 .
- ^ С любовью, Эндрю Дж .; Макаров, Валентин; Яминский, Игорь; Калинина Наталья Олеговна; Талианский, Майкл Э. (2014). «Использование вируса мозаики табака и вируса мозаики коровьего гороха для производства новых металлических наноматериалов» . Вирусология . Elsevier BV. 449 : 133–139. DOI : 10.1016 / j.virol.2013.11.002 . ISSN 0042-6822 . PMID 24418546 .
- ^ Shah, Sachin N .; Steinmetz, Nicole F .; Aljabali, Alaa AA; Ломоносов, Джордж П .; Эванс, Дэвид. J. (2009). «Экологически безопасный синтез шаблонных вирусов монодисперсных железо-платиновых наночастиц». Сделки Дальтона . Королевское химическое общество (RSC) (40): 8479–8480. DOI : 10.1039 / b906847c . ISSN 1477-9226 . PMID 19809720 .
- ^ Летеба, Жерар; Лэнг, Кэндис (12 августа 2013 г.). «Синтез биметаллических наночастиц платины для биосенсоров» . Датчики . MDPI AG. 13 (8): 10358–10369. DOI : 10.3390 / s130810358 . ISSN 1424-8220 . PMC 3812608 . PMID 23941910 .
- ^ Нокси, СС; Mwakikunga, Bonex W .; Sideras-Haddad, E .; Форбс, А. (2012). «Синтез и характеристика потенциальных железо-платиновых препаратов и добавок с помощью лазерного жидкостного фотолиза» . Нанотехнологии, наука и приложения . Informa UK Limited. 5 : 27–36. DOI : 10.2147 / nsa.s24419 . ISSN 1177-8903 . PMC 3781719 . PMID 24198494 .
- ^ Ма, Лей; Лю, ZW; Yu, HY; Чжун, XC; Цзэн, Ю.П .; Цзэн, округ Колумбия; Чжун, XP (2011). "Пленки FePtSiN с высокой коэрцитивностью с–FePt Nanoparticles Embedded in Si-Rich Matrix ». IEEE Transactions on Magnetics . Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). 47 (10): 3505–3508. Doi : 10.1109 / tmag.2011.2147772 . ISSN 0018-9464 .
- ^ Чжан, Ли; Такахаши, YK; Perumal, A .; Хоно, К. (01.09.2010). «L10-упорядоченные тонкие гранулированные пленки Ag – C с высокой коэрцитивностью (FePt) для перпендикулярной записи». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 322 (18): 2658–2664. DOI : 10.1016 / j.jmmm.2010.04.003 . ISSN 0304-8853 .
- ^ Страница для коэффициентов ослабления массы рентгеновских лучей для Pt. [1] .
- ^ Гу, Хунвэй; Хо, Пак-Люн; Цанг, Кеннет В.Т .; Ван, Линг; Сюй, Бинг (2003). «Использование биофункциональных магнитных наночастиц для захвата устойчивых к ванкомицину энтерококков и других грамположительных бактерий при сверхнизкой концентрации». Журнал Американского химического общества . Американское химическое общество (ACS). 125 (51): 15702–15703. DOI : 10.1021 / ja0359310 . ISSN 0002-7863 . PMID 14677934 .
- ^ Сюй, Чэньцзе; Юань, Чжэнлун; Колер, Натан; Ким, Джемин; Chung, Maureen A .; Сунь, Шохэн (28 октября 2009 г.). «Наночастицы FePt как резервуар Fe для контролируемого высвобождения Fe и ингибирования опухолей» . Журнал Американского химического общества . Американское химическое общество (ACS). 131 (42): 15346–15351. DOI : 10.1021 / ja905938a . ISSN 0002-7863 . PMC 2791709 . PMID 19795861 .